Войско Хмельницкого представляло собою монолитную массу, кипевшую желанием сразиться со своим вековечным врагом — польской шляхтой. Дисциплина в этом войске царила образцовая. Военачальники были преданные своему делу, опытные воины. Все окрестное население поддерживало украинское войско. Каждый шаг польской армии был известен Хмельницкому благодаря замечательно поставленной им разведке.
В то время как оба войска готовились к решительному бою, в тылу польской армии шли восстания против шляхты. Так, в августе — сентябре крупные восстания были в районе Каменец-Подольска, где в сентябре было около десяти тысяч повстанцев. Идут восстания и в Галиции, возле Княгинина, Галича, Львова и Теребовлп. Повстанцы захватили также Луцк, Клевань, Олыку, Саганов и Гусятин. Предводители польского войска были вынуждены посылать отдельные, иногда очень большие отряды для борьбы с этими восстаниями, но цели обычно они не достигали, так как подавленные в одном месте, восстания заменялись более мощными и широкими в другом.
8 сентября начались бои под Пилявцами. Сначала польское войско потеснило украинские передовые части, которые отступили к своему главному войску, а польские части заняли равнину перед войском Хмельницкого. Эта равнина была покрыта холмами, долинами и ставами; она была неровная, неудобная для действий польской армии, главную силу которой составляла кавалерия. Несмотря на это, самонадеянные шляхтичи расположили все свое войско на этой равнине.
Несколько дней затем шли бои за переправу через реку Икву, которая разделяла оба войска. Наконец, польское войско захватило переправу через Икву, и значительная часть его перешла эту реку. Руководители польской армии уже совещались о приступе к Пилявецкой крепости, где находился сам Хмельницкий со своим штабом; паны презрительно называли эту крепость «курятником».
Но тут скоро оказалось, что все эти «успехи» шляхетского войска были ненадежны. Хмельницкий нарочно предоставил папам возможность достигнуть этих призрачных успехов для того, чтобы дать генеральный бой польскому войску в той местности, которую он считал наиболее выгодной для действий своего войска.
Пока польские военачальники вели бесконечные совещания о приступе к Пилявецкому замку, Хмельницкий неожиданно для них 13 сентября вывел в поле свое войско и дал генеральный бой польской армия.
Кровавый бой продолжался целый день. Сам Хмельницкий носился на коне между рядами своего войска, воодушевляя его к борьбе с ненавистной шляхтой. К вечеру мужество повстанцев и искусство Хмельницкого одержали верх. Польское войско было разбито и в беспорядке отступило в спой лагерь. Польская кавалерия, считавшаяся тогда одною из лучших в мире, понесла крупные потери и была разгромлена частями Хмельницкого. Следующий день должен был принести новое поражение польской армии.
Ночью в польском лагере началась паника. Папы бросились бежать из лагеря. Первыми побежали предводители польской армии, а за ними и все войско. В какой панике бежали шляхтичи из-под Пилявец, видно из того, что путь от Пилявец до Львова, более двухсот километров, многие из них проделали в двое срок. 16 сентября утром, еще до открытия во Львове городских ворот, беглецы из-под Пплявец уже были под воротами Львова. Многие беглецы остановились только на Висле. Вишневецкий спасся бегством на простом возу; Конецпольский бежал, переодевшись крестьянином; Остророг при бегство потерял епанчу и шапку, а Заславский оставил в добычу победителям знак своей власти — булаву.
Разгром под Пилявцами навел ужас на польскую шляхту. Папы стали бояться одного имени Хмельницкого. Недаром в одном украинском источнике мы читаем, что после Пилявецкой битвы «хотя и много шляхты в Варшаве собрася, обаче все заячии уши имеяху, тако бо их страх от Хмельницкого обийде; яко едва суха древа треск услышат, то без души ку Гданску бежаху и через сон но един рек: «Ото Хмельницкий».
14 сентября войско Хмельницкого начало преследовать шляхетскую армию. Немецкая наемная пехота, бывшая в польской армии в количестве до восьми тысяч человек, пробовала учинить отпор Хмельницкому под Старо-Константиновом, но неудачно. Лишь около сотни этих наемников успело спастись, остальные все были перебиты. Огромная добыча досталась победителям-украинцам в польском лагере под Пилявцами. Более ста тысяч возов с разным ценным имуществом перешло в руки победителей, не говоря уже о другой ценной добыче.